Different start-up strategies to enhance biohydrogen production from cheese whey in UASB reactors

Carrillo‐Reyes, Julián; Celis, Lourdes B.; Alatriste‐Mondragón, Felipe; Razo-Flores, Elı́as

doi:10.1016/j.ijhydene.2012.01.004

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“…As communicated [62], operational conditions employed in UASBR start-up could have significant impact on the microbial fingerprint of mixed H 2 producing sludge, depending on the seed inocula structure.…”

Section: Experiences and Lessons Of Continuous H 2 Producing Bioreactmentioning

confidence: 99%

“…In such cases, disintegration of granules prior to temperature shift or combined methods (e.g. temperature-and pH shift together) might work [62]. On the contrary, it was demonstrated that simple washing and subsequent boiling of granular sludge could be a feasible approach to inactivate hydrogen consuming microorganisms [49].…”

Section: Experiences and Lessons Of Continuous H 2 Producing Bioreactmentioning

confidence: 99%

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Review on the start-up experiences of continuous fermentative hydrogen producing bioreactors

Bakonyi

Nemestóthy

Simon

et al. 2014

Renewable and Sustainable Energy Reviews

113

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a b s t r a c tThe start-up of continuous biohydrogen fermentations is a complex procedure and a key to acceptable hydrogen production performance and successful long-term operation. In this review article, the experiences gained and lessons learned from relevant literature studies dealing with various aspects of H 2 producing bioreactor start-up are comprehensively surveyed. Firstly, the importance of H 2 -forming biosystem start-up including its main steps is outlined. Afterwards, the role of main influencing factors and methods (e.g. strain selection, seed pretreatment and inocula stimulation, switch-over time, bioreactor design, operating conditions) in avoiding the deterioration of starting a reactor is analyzed and presented in detail. Finally, the so far suggested applicable start-up strategies and the corresponding findings are critically discussed pointing out the advantages and disadvantages of each strategy.

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Section: Experiences and Lessons Of Continuous H 2 Producing Bioreactmentioning

confidence: 99%

Section: Experiences and Lessons Of Continuous H 2 Producing Bioreactmentioning

confidence: 99%

Review on the start-up experiences of continuous fermentative hydrogen producing bioreactors

Bakonyi

Nemestóthy

Simon

et al. 2014

Renewable and Sustainable Energy Reviews

113

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“…However, this strategy had no effect and the production of CH 4 occurred even at very low pH values, contradicting findings in the literature (Luo et al, 2011). It should be mentioned that the presence of methane, even at pH below 5.0, has been reported in other studies that used cheese whey in acidogenic reactors (Castelló et al, 2009;Carrillo-Reyes et al, 2012).…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 72%

BIOHYDROGEN FROM CHEESE WHEY TREATMENT IN AN AnSBBR: ACHIEVING PROCESS STABILITY

Lima

Inoue

Rodrigues

et al. 2015

Braz. J. Chem. Eng.

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-An AnSBBR (anaerobic sequencing batch reactor containing biomass immobilized on an inert support) with liquid phase recirculation, containing a 3.5 L working volume, treated 1.5 L of cheese whey wastewater in 3 and 4 h cycles at 30 °C to produce biohydrogen. From startup the bioreactor presented process instability. To overcome this problem the following measures were taken, however without success: adaptation of the biomass with uncontaminated easily degradable substrates, pH control at very low levels, and a different form of inoculation (natural fermentation of the feed medium). The problem was solved by cooling the feed medium to 4 °C to prevent acidification in the storage container, by eliminating nutrient supplementation to prevent possible formation of H 2 S by sulfate-reducing bacteria and by periodic washing of the support material to improve the food/microorganism ratio. Hence, stable hydrogen production could be achieved with minimal presence of methane (36% H 2 ; 62% CO 2 ; 2% CH 4 ) and the AnSBBR fed with cheese whey (influent concentration of 4070 mgCOD.

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“…La producción de H 2 utilizando lactosuero como sustrato ha sido estudiada por diferentes autores. Se diferencian publicaciones de trabajos en régimen discontinuo y continuo empleando principalmente reactores tipo CSTR [61][62][63], UASB [64][65] y reactores empaquetados [66][67]. Los principales trabajos desarrollados en modo discontinuo, se encuentran resumidos en la Tabla 2.…”

Section: Producción De Hidrógenounclassified

“…Sin embargo, el principal problema que se ha manifestado es la reducción de la producción de H 2 debido a la presencia de bacterias consumidoras de hidrógeno, homoacetogénicas o metanogénicas hidrogenofílicas, además de bacterias que desarrollan fermentaciones propiónicas o lácticas, sin producción de hidrógeno [64,66,67]. Por este motivo, se han propuesto diferentes pretratamientos, entre lo que destaca el choque térmico tanto en el inóculo como en el sustrato [62,63,65] para favorecer la permanencia de bacterias con capacidad de producir endoesporas, como Clostridium. En muchos de los trabajos se han realizado análisis de identificación de las poblaciones microbianas mediante técnica PCR-DGGE para poder disponer de mayor información acerca de cómo se está desarrollando realmente la fermentación [62][63][64][65][66][67] El efluente de los diferentes sistemas, se caracteriza por un elevado contenido en materia orgánica en forma de ácidos grasos volátiles, por lo que es necesario la realización de un tratamiento secundario.…”

Section: Producción De Hidrógenounclassified

Procesos biológicos para el tratamiento de lactosuero con producción de biogás e hidrógeno. Revisión bibliográfica

Rodríguez

Torres

Palao

et al. 2016

rev.ion

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ResumenLa industria láctea se caracteriza por generar lactosuero como subproducto del proceso de elaboración del queso. El lactosuero presenta un elevado contenido en materia orgánica en forma de lactosa, proteínas y otros compuestos procedentes de la leche. Su vertido incontrolado puede ocasionar problemas de contaminación con un grave impacto ambiental. Sin embargo, la recuperación de algunos componentes del lactosuero permite valorizar este subproducto, encontrando aplicación en la industria alimentaria, farmacéutica y recientemente en la conversión del lactosuero para la producción de biocombustibles. Actualmente, los biocombustibles son una fuente potencial de energía renovable con un papel importante como posibles sustitutos de los combustibles fósiles. Por este motivo, la opción de gestionar el lactosuero mediante una valorización energética ha adquirido gran interés durante los últimos años. Entre las alternativas disponibles de aprovechamiento energético, se encuentra la digestión anaerobia, la cual es una de las tecnologías más empleadas para el tratamiento de diverso tipo de residuos. En el caso del lactosuero, se han desarrollado múltiples trabajos en los que se han utilizado diferentes confi guraciones y condiciones de operación con el objetivo de mejorar el funcionamiento del proceso. Gracias a estos trabajos se han podido identifi car algunos de los factores que limitan su aplicación como son: la tendencia a la acidifi cación o la limitación de nutrientes. Por este motivo se han promovido otras alternativas como son los procesos de co-digestión con varios materiales o la fermentación oscura. El objetivo de este artículo es la realización de una revisión bibliográfi ca de los principales trabajos realizados en los que se contemplan los procesos biológicos anteriormente mencionados. Se presentan los resultados más relevantes, así como la infl uencia de las condiciones de operación y los factores que afectan a la producción de biogás. AbstractDairy industry is characterized by high generation of cheese whey, a byproduct from cheese factories with a high organic matter content in the form of lactose, proteins and other compounds coming from processed milk. If it is not properly disposed it might favour serious environmental pollution problems. However, it is possible the application of recovery technologies in order to obtain its main compounds for further applications such as food or pharmaceutical industry, and for obtaining biofuels. Nowadays, biofuels are an important source of renewable energy as potential future alternative for fossil fuels. For this reason, 47Cita: Fernández Rodríguez C, Martínez Torres EJ, Morán Palao A, Gómez Barrios X. Procesos biológicos para el tratamiento de lactosuero con producción de biogás e hidrógeno. Revisión bibliográfi ca. rev.ion. 2016;29(1):47-62.

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Different start-up strategies to enhance biohydrogen production from cheese whey in UASB reactors

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Review on the start-up experiences of continuous fermentative hydrogen producing bioreactors

Review on the start-up experiences of continuous fermentative hydrogen producing bioreactors

BIOHYDROGEN FROM CHEESE WHEY TREATMENT IN AN AnSBBR: ACHIEVING PROCESS STABILITY

Procesos biológicos para el tratamiento de lactosuero con producción de biogás e hidrógeno. Revisión bibliográfica

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